一種egr冷卻器的再生裝置及再生方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種EGR冷卻器的再生裝置及再生方法，該裝置包括EGR系統(tǒng)、NTP噴射系統(tǒng)和第一控制模塊；所述NTP噴射系統(tǒng)包括NTP發(fā)生器、配氣系統(tǒng)和第二控制模塊；基于EGR冷卻器的出氣溫度和冷卻效率，第一控制模塊將適時(shí)啟動(dòng)NTP噴射系統(tǒng)；根據(jù)再生過(guò)程中NTP消耗率的變化，第二控制模塊將實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)NTP噴射系統(tǒng)的運(yùn)行工況。基于上述控制，NTP活性物質(zhì)將被適時(shí)適量地噴入EGR冷卻器。再生過(guò)程在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行，并利用恒溫電阻爐將EGR冷卻器內(nèi)部溫度，保持在NTP活性物質(zhì)與積碳的較佳反應(yīng)溫度，從而實(shí)現(xiàn)EGR冷卻器的高效再生。該方法可適時(shí)再生EGR冷卻器，再生效率高，性能好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種EGR冷卻器的再生裝置及再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)后處理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種EGR冷卻器的再生裝置及再生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation,EGR)可降低燃燒室內(nèi)的最高燃燒溫度及氧濃度，從而有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中氮氧化物(N0X)的排放。然而再循環(huán)廢氣會(huì)加熱進(jìn)氣，導(dǎo)致吸入氣缸的新鮮充量減少、輸出功率降低。作為解決上述問(wèn)題的一種方法，使用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑冷卻循環(huán)廢氣，可降低EGR出氣溫度。因此在一些系統(tǒng)中可以采用EGR冷卻器，對(duì)于冷卻要求較高的甚至可以采用多個(gè)EGR冷卻器。例如中國(guó)專(zhuān)利CN101413465中描述的多冷卻器EGR冷卻系統(tǒng)。
[0003]然而，上述種種方案都存在一個(gè)問(wèn)題:當(dāng)循環(huán)的廢氣由EGR冷卻器冷卻至較低溫度，特別是低于結(jié)垢溫度時(shí)，就會(huì)有液態(tài)的碳?xì)浠衔锖退羝Y(jié)，加之顆粒(Particulate Matter, PM)的吸附沉積，將會(huì)導(dǎo)致EGR冷卻器堵塞、EGR閥關(guān)閉不嚴(yán)，甚至更嚴(yán)重的問(wèn)題，例如:本田雅閣EGR電磁閥臟堵引起的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難、怠速不穩(wěn)、加速抖動(dòng)等問(wèn)題。作為一種選擇，可以在EGR冷卻器上游配置去除EGR中微粒物質(zhì)和/或碳?xì)浠衔锏拇呋瘎?，例如中?guó)專(zhuān)利CN101413466中描述的在多個(gè)EGR冷卻器至少一個(gè)的上游配置催化劑的EGR冷卻系統(tǒng)。上述方案短時(shí)間內(nèi)可有效減少EGR冷卻器積碳，長(zhǎng)期使用則無(wú)法避免其臟堵問(wèn)題，且催化劑對(duì)硫元素較敏感、易發(fā)生硫中毒，同時(shí)對(duì)燃油品質(zhì)的要求也較聞。
[0004]低溫等離子體(Non-thermal Plasma,NTP)技術(shù)具有能同時(shí)處理多種污染物、能耗低、效率高且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，可作為一種高效的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理技術(shù)?，F(xiàn)有的研究工作中NTP主要用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)Ν0χ、ΡΜ排放及再生柴油機(jī)顆粒捕集器(Diesel ParticulateFilter, DPF)，并已取得了一定的研究成果。EGR冷卻器類(lèi)似于DPF作為積碳的另一載體，也可采用NTP噴射實(shí)現(xiàn)再生。文獻(xiàn)《低溫等離子體噴射系統(tǒng)降低排放及再生DPF的試驗(yàn)研究》(文章編號(hào):1001-2222 (2010)03-0079-04)提出了用NTP噴射系統(tǒng)在線(xiàn)再生DPF的方法。然而NTP噴射系統(tǒng)在線(xiàn)再生時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度較高且NTP流量與排氣流量相比甚小，NTP在此氣氛下不僅僅會(huì)因溫度過(guò)高失活，也同樣會(huì)被大量的排氣所消耗，而無(wú)法集中作用于載體內(nèi)部的積碳上，致使再生效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了更好地利用NTP技術(shù)實(shí)現(xiàn)EGR冷卻器的再生，本發(fā)明提供了一種EGR冷卻器的再生裝置及其再生方法。
[0006]一種EGR冷卻器的再生裝置，包括EGR系統(tǒng)、NTP噴射系統(tǒng)101和第一控制模塊112 ;所述EGR系統(tǒng)包括EGR閥106、EGR冷卻器109，所述EGR冷卻器109進(jìn)水口端設(shè)有進(jìn)水閥113、出水口端設(shè)有出水閥110，所述EGR冷卻器109下方排水口端設(shè)有排水閥115，所述EGR冷卻器109出口端設(shè)有EGR閥106，所述EGR閥106與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管118相連，所述EGR冷卻器109進(jìn)口端與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管120相連，所述EGR冷卻器109整體位于所述恒溫爐108內(nèi)部；所述NTP噴射系統(tǒng)的噴氣管道與所述EGR冷卻器109出口端、所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管118相通；所述第一控制模塊112的輸入端與所述轉(zhuǎn)速傳感器124,第一氣體溫度傳感器107、第二氣體溫度傳感器116、第三氣體溫度傳感器117、第四氣體溫度傳感器114、水溫傳感器111和氣體分析儀122相連，所述轉(zhuǎn)速傳感器124與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，所述第一氣體溫度傳感器107位于所述EGR冷卻器109的出口端，所述第二氣體溫度傳感器116和所述第三氣體溫度傳感器117位于所述EGR冷卻器109的氣道內(nèi)，所述第四氣體溫度傳感器114位于所述EGR冷卻器109的進(jìn)口端，所述水溫傳感器111位于所述EGR冷卻器的進(jìn)水口端，所述氣體分析儀122并聯(lián)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管120上；所述第一控制模塊112的輸出端分別與所述進(jìn)水閥113、所述出水閥110、所述排水閥115、所述EGR閥106、所述恒溫爐108和所述NTP噴射系統(tǒng)相連，所述第一控制模塊112基于輸入端的信號(hào)來(lái)控制所述進(jìn)水閥113、所述出水閥110、所述排水閥115、所述EGR閥106、所述恒溫爐108和所述NTP噴射系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。
[0007]上述方案中，所述NTP噴射系統(tǒng)的噴氣管道與所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管118之間設(shè)置有隔離閥125。
[0008]上述方案中，所述NTP噴射系統(tǒng)包括NTP發(fā)生器103和配氣系統(tǒng)102，所述NTP發(fā)生器103包括不銹鋼管內(nèi)電極204、玻璃管阻擋介質(zhì)203、包覆在所述玻璃管阻擋介質(zhì)表面的細(xì)鐵絲網(wǎng)外電極202、等離子體電源205和示波器206，所述不銹鋼管內(nèi)電極204的內(nèi)腔用來(lái)通入冷卻水，所述不銹鋼管內(nèi)電極204和所述玻璃管阻擋介質(zhì)203之間的空腔用來(lái)通入混合氣體，所述玻璃管阻擋介質(zhì)203上設(shè)有進(jìn)口 207和出口 208，所述等離子體電源205為NTP發(fā)生器103提供電源，所述示波器206用來(lái)顯示所述等離子體電源205不同放電工況下的李薩茹圖形；所述配氣系統(tǒng)102通過(guò)流量計(jì)201與所述進(jìn)口 207相連，用來(lái)給所述NTP發(fā)生器103提供混合氣體。
[0009]上述方案中，所述 NTP噴射系統(tǒng)還包括第二控制模塊104，所述第二控制模塊104的輸入端與第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置105和第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置123相連，所述第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置105并聯(lián)在所述NTP噴射系統(tǒng)的噴氣管道上，所述第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置123并聯(lián)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管120上，所述第二控制模塊104的輸出端與所述配氣系統(tǒng)102和所述等離子體電源205相連，所述第二控制模炔基于所述第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置105和第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置123的信號(hào)來(lái)控制所述配氣系統(tǒng)102中混合氣體的比例和流量，并控制所述等離子體電源205的放電電壓和頻率。
[0010]一種EGR冷卻器的再生方法，包含以下步驟:
A對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)EGR冷卻器進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)；確定發(fā)動(dòng)機(jī)每一工況對(duì)應(yīng)的EGR冷卻器最高
出氣溫度；^及最低的冷卻效率％，并將發(fā)動(dòng)機(jī)每一工況對(duì)應(yīng)的EGR冷卻器最高出氣溫度及最低冷卻效率而數(shù)據(jù)值存入第一控制模塊112 ；
Β第一控制模塊112根據(jù)第一氣體溫度傳感器107獲取EGR冷卻器出氣口溫度；同時(shí)根據(jù)第一氣體溫度傳感器107、第四氣體溫度傳感器114及水溫傳感器111測(cè)得的每個(gè)溫度值，通過(guò)
【權(quán)利要求】
1.一種EGR冷卻器的再生裝置，其特征在于，包括EGR系統(tǒng)、NTP噴射系統(tǒng)(101)和第一控制模塊(112);所述EGR系統(tǒng)包括EGR閥(106 )、EGR冷卻器(109 )，所述EGR冷卻器(109 )進(jìn)水口端設(shè)有進(jìn)水閥(113 )、出水口端設(shè)有出水閥(110 )，所述EGR冷卻器(109 )下方排水口端設(shè)有排水閥(115 )，所述EGR冷卻器(109 )出口端設(shè)有EGR閥(106 )，所述EGR閥(106 )與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管(118)相連，所述EGR冷卻器(109)進(jìn)口端與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(120)相連，所述EGR冷卻器(109)整體位于所述恒溫爐(108)內(nèi)部；所述NTP噴射系統(tǒng)的噴氣管道與所述EGR冷卻器(109)出口端、所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管(118)相通；所述第一控制模塊(112)的輸入端與所述轉(zhuǎn)速傳感器(124)，第一氣體溫度傳感器(107)、第二氣體溫度傳感器(116)、第三氣體溫度傳感器(117)、第四氣體溫度傳感器(114)、水溫傳感器(111)和氣體分析儀(122)相連，所述轉(zhuǎn)速傳感器(124)與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，所述第一氣體溫度傳感器(107)位于所述EGR冷卻器(109)的出口端，所述第二氣體溫度傳感器(116)和所述第三氣體溫度傳感器(117)位于所述EGR冷卻器(109)的氣道內(nèi)，所述第四氣體溫度傳感器(114)位于所述EGR冷卻器(109)的進(jìn)口端，所述水溫傳感器(111)位于所述EGR冷卻器的進(jìn)水口端，所述氣體分析儀(122)并聯(lián)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(120)上；所述第一控制模塊(112)的輸出端分別與所述進(jìn)水閥(113 )、所述出水閥(110 )、所述排水閥(115 )、所述EGR閥(106 )、所述恒溫爐(108)和所述NTP噴射系統(tǒng)相連，所述第一控制模塊(112)基于輸入端的信號(hào)來(lái)控制所述進(jìn)水閥(113 )、所述出水閥(110 )、所述排水閥(115 )、所述EGR閥(106 )、所述恒溫爐(108 )和所述NTP噴射系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種EGR冷卻器的再生裝置，其特征在于，所述NTP噴射系統(tǒng)的噴氣管道與所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管(118)之間設(shè)置有隔離閥(125)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種EGR冷卻器的再生裝置，其特征在于，所述NTP噴射系統(tǒng)包括NTP發(fā)生器(103)和配氣系統(tǒng)(102)，所述NTP發(fā)生器(103)包括不銹鋼管內(nèi)電極(204)、玻璃管阻擋介質(zhì)(203)、包覆在所述玻璃管阻擋介質(zhì)表面的細(xì)鐵絲網(wǎng)外電極(202)、等離子體電源(205)和示波器(206)，所述不銹鋼管內(nèi)電極(204)的內(nèi)腔用來(lái)通入冷卻水，所述不銹鋼管內(nèi)電極(204)和所述玻璃管阻擋介質(zhì)(203)之間的空腔用來(lái)通入混合氣體，所述玻璃管阻擋介質(zhì)(203)上設(shè)有進(jìn)口(207)和出口(208)，所述等離子體電源(205)為NTP發(fā)生器(103)提供電源，所述示波器(206)用來(lái)顯示所述等離子體電源(205)不同放電工況下的李薩茹圖形；所述配氣系統(tǒng)(102)通過(guò)流量計(jì)(201)與所述進(jìn)口(207)相連，用來(lái)給所述NTP發(fā)生器(103)提供混合氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種EGR冷卻器的再生裝置，其特征在于，所述NTP噴射系統(tǒng)還包括第二控制模塊(104)，所述第二控制模塊(104)的輸入端與第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(105 )和第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(123 )相連，所述第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(105 )并聯(lián)在所述NTP噴射系統(tǒng)的噴氣管道上，所述第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(123)并聯(lián)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管(120)上，所述第二控制模塊(104)的輸出端與所述配氣系統(tǒng)(102)和所述等離子體電源(205)相連，所述第二控制模炔基于所述第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(105)和第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(123)的信號(hào)來(lái)控制所述配氣系統(tǒng)(102)中混合氣體的比例和流量，所述第二控制模炔基于所述第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(105)和第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(123)的信號(hào)來(lái)控制所述等離子體電源(205)的放電電壓和頻率。
5.一種EGR冷卻器的再生方法，包含以下步驟:A對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)EGR冷卻器進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)；確定發(fā)動(dòng)機(jī)每一工況對(duì)應(yīng)的EGR冷卻器最高出氣溫度及最低的冷卻效率而，并將發(fā)動(dòng)機(jī)每一工況對(duì)應(yīng)的EGR冷卻器最高出氣溫度及最低冷卻效率％數(shù)據(jù)值存入第一控制模塊112 ；B第一控制模塊(112)根據(jù)第一氣體溫度傳感器(107)獲取EGR冷卻器出氣口溫度;同時(shí)根據(jù)第一氣體溫度傳感器(107)、第四氣體溫度傳感器(114)及水溫傳感器(111)測(cè)得的每個(gè)溫度值，通過(guò)
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種EGR冷卻器的再生方法，其特征在于，NTP發(fā)生器的開(kāi)啟將會(huì)觸發(fā)第二控制模塊(104)，第二控制模塊(104)根據(jù)第一活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(105)、第二活性物質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置(123)測(cè)得的NTP活性物質(zhì)的量，通過(guò)公式
【文檔編號(hào)】F02D21/08GK103629018SQ201310536325
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】蔡憶昔, 陳亞運(yùn), 施蘊(yùn)曦, 李小華 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)